警用球形机器人源于“水星探测”构想

不久前,一段展示温州巡警与“大黑球”共同执行街面巡逻任务的视频在网络上迅速走红,并吸引了《人民日报》、新华社、央视新闻等多家权威媒体关注与转发,外电也以《就像来自未来——中国打造奇异的警察机器人》为题报道此事。

这款警用球形机器人是由浙江大学智能系统与控制研究所工业控制技术国家重点实验室的王酉副教授团队研发而成。

在海边成功完成球形机器人测试后,王酉兴奋留影。

“与近年来越来越常见的机器狗、人形机器人的‘仿生’结构不同,球形机器人是根据独特需求被‘创造’出来的,将科学幻想变成了现实。”王酉告诉记者,球形机器人的最初设想,来源于瑞典乌普萨拉大学的水星探测器课题,国外科研人员希望制造一个能够在水星恶劣环境下自如行动的机器人,因此,提出了一个基于钟摆的全密封的球形机器人概念。“球形机器人内部有一个摆锤,在电机驱动下绕球心全向摆动,带动球体向指定的任意方向滚动。”王酉说,滚动是摩擦力最小的运动方式,球体滚动前进且无需额外的姿态稳定机构,因而能量效率优于人形机器人或者机器狗,可连续工作10小时或行驶120公里。

但是,国外有几个核心问题没解决。首先是控制做得不好,机器人运动的晃动、自平衡都做得不太好;此外,没有做任何智能化。

在外方放弃的情况下,王酉团队买下了这个专利,尝试把一个想法变成现实。他们首先是在实验室完成,最后成功进阶到工业级的成熟产品。

球形机器人属于机器人领域一个新的分支,能够向前人借鉴的东西并不多。王酉团队在研发过程中遇到不少困难。第一是稳定性,他们研发出类似于“不倒翁”的自稳定结构,让它在穿越各种复杂地形时也能保持平衡;第二是感知能力,通过多个摄像头构成全场景感知;第三是自动巡航,搭载实时自适应运动控制系统和L4级别自动驾驶系统,让它可以自动调整路径规划。

球形机器人的外壳材料是一种基于玻纤的高分子材料,密封性好,能够保障机器人即使在零下30摄氏度的环境,甚至在腐蚀性、放射性以及易燃易爆等极端条件下也能正常运行;还能保证机器人即使从1米高度掉落也不会受损,能够承受高达4吨的冲击力。

球形机器人已经在民航机场、地下管廊、能源、化工等领域中被用于安全防范、监控巡检等日常业务的无人化替代,特别适用于反恐维稳等警用勤务。王酉说:“在大兴机场,三球协作,两个球巡逻时,第三个球充电,可以24小时不间断巡逻。”

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(长江日报记者李煦)

【编辑:姚昊】

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